Förmågan att överföra en gen eller DNA-sekvens från ett djur till genomet hos ett annat spelar en avgörande roll i ett brett spektrum av medicinsk forskning – inklusive cancer, Alzheimers sjukdom, och diabetes.

Men den traditionella metoden att överföra genetiskt material till en ny cell, kallas "mikroinjektion, " har en allvarlig nackdel. Det innebär att man använder en liten glaspipett för att pumpa en lösning som innehåller DNA in i kärnan i en äggcell, men den extra vätskan kan få cellen att svälla och förstöra den – vilket resulterar i en celldödsfrekvens på 25 till 40 procent.

Nu, tack vare forskarnas arbete Brigham Young University, det finns ett sätt att undvika celldöd när man introducerar DNA i äggceller. I Granskning av vetenskapliga instrument , teamet beskriver sin mikroelektromekaniska system (MEMS) nanoinjektor, som designades för att injicera DNA i muszygoter (encelliga embryon som består av ett befruktat ägg).

"Väsentligen, vi använder elektriska krafter för att attrahera och stöta bort DNA – vilket gör att injektioner kan ske med en liten, elektriskt ledande lans, " förklarade Brian Jensen, docent vid institutionen för maskinteknik vid Brigham Young University. "DNA dras till utsidan av lansen med hjälp av positiv spänning, och sedan sätts lansen in i en cell."

MEMS nanoinjektorns lans är otroligt liten och ingen extra vätska används med denna teknik, så celler utsätts för mycket mindre stress jämfört med den traditionella mikroinjektionsprocessen.

Denna förmåga att injicera DNA i celler utan att orsaka celldöd leder till "effektivare injektioner, vilket i sin tur minskar kostnaden för att skapa ett transgent djur, " enligt Jensen.

En av teamets viktigaste upptäckter är att det är möjligt att använda de elektriska krafterna för att få in DNA i cellkärnan – utan att försiktigt behöva rikta lansen in i pronucleus (den cellulära strukturen som innehåller cellens DNA). "Detta kan möjliggöra framtida automatisering av injektionerna, utan att kräva manuell injektion, säger Jensen.

Det kan också innebära att injektioner kan utföras på djur med grumliga eller ogenomskinliga embryon. "Sådana djur, inklusive många intressanta större som grisar, skulle vara attraktivt för en mängd olika transgena teknologier, ", sa Jensen. "Vi tror att nanoinjektion kan öppna nya upptäcktsfält hos dessa djur."

Som nästa steg, Jensen och kollegor utför injektioner i celler i en cellkultur med hjälp av en rad lansar som kan injicera hundratusentals celler på en gång. "Vi förväntar oss att lansarrayen kan möjliggöra genterapi med en odling av en patients egna celler, " noterade han.